砜吡草唑与氟噻草胺协同作用防治多花黑麦草及其对小麦的安全性

徐洪乐, 李慧龙, 张 彬, 孙兰兰, 苏旺苍, 薛 飞, 吴仁海*

(1. 河南省农业科学院植物保护研究所, 郑州 450002; 2. 河南省信阳市农业科学院, 信阳 464000; 3. 河南省南阳市农业科学院, 南阳 473000)

多花黑麦草Loliummultiflorum又称意大利黑麦草,是具有世界栽培意义的禾本科牧草。它作为绿化草坪草和牧草引入我国,但近几年来,多花黑麦草逐渐入侵小麦田,在河南、安徽、江苏及山东等地大面积发生,成为小麦田的一种恶性杂草,其生长量远远大于日本看麦娘Alopecurusjaponicus、菵草Beckmanniasyzigachne等恶性杂草,严重影响小麦生产[1]。在多花黑麦草发生严重的地区,一般造成小麦减产20%～30%,重者达40%～50%,甚至造成绝产[2]。

防除麦田禾本科杂草,一般于杂草2～4叶期,采用精噁唑禾草灵、炔草酯、甲基二磺隆、啶磺草胺、唑啉草酯等除草剂茎叶喷雾处理[3-6]。精噁唑禾草灵、炔草酯十几年来一直是麦田防除多花黑麦草的最主要药剂[7]。但是,随着麦田除草剂的长期使用,抗药性问题日益突出,特别是一些作用靶标单一的除草剂易产生抗药性问题。张佩[8]采用整株生物测定法测定了50个多花黑麦草种群对精噁唑禾草灵的敏感性,证实50个种群中有42个种群对精噁唑禾草灵产生了抗药性,表明多花黑麦草对精噁唑禾草灵的抗性已经发生较为普遍。作者研究发现河南省多个地方的多花黑麦草已经对精噁唑禾草灵、炔草酯、唑啉草酯、甲基二磺隆、啶磺草胺、氟唑磺隆均产生了抗药性(暂未发表)。

我国小麦田杂草抗药性发生严重,而土壤处理剂能有效延缓抗药性的发生。目前,关于土壤封闭方法防治多花黑麦草的研究较少。氟噻草胺是德国拜耳公司成功开发的氧乙酰替苯胺类除草剂,其主要通过抑制细胞分裂与生长而发挥作用[9]。吴仁海等[10]室内试验得出氟噻草胺与二甲戊灵1∶2混配对多花黑麦草防治有增效作用。高兴祥等[11]也证实氟噻草胺对多花黑麦草的效果较好且对小麦安全。砜吡草唑是近两年来日本组合化学工业株式会社开发的一种新型广谱、高活性的芽前土壤处理剂[12],属于异噁唑类除草剂,通过抑制超长链脂肪酸延长合成酶而达到除草的效果[13-14]。徐洪乐等[15]通过室内盆栽生物活性测定试验得出,砜吡草唑土壤处理对麦田多花黑麦草具有良好的防除效果。

砜吡草唑与氟噻草胺均为芽前或芽后早期处理药剂,目前未见关于二者混配用于小麦田的报道。为此,通过生物测定法探讨二者混配施用对小麦的安全性及对多花黑麦草的防效,旨在为延缓杂草抗药性的发生以及麦田恶性杂草多花黑麦草的防除提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 供试药剂

试验所用的除草剂分别为70%氟唑磺隆水分散粒剂(WG),山东科赛基农生物科技有限公司;30 g/L甲基二磺隆可分散油悬浮剂(OD),拜耳作物科学(中国)有限公司;7.5%啶磺草胺水分散粒剂(WG),科迪华农业科技有限责任公司;69 g/L精噁唑禾草灵水乳剂(EW),拜耳作物科学(中国)有限公司;15%炔草酯可湿性粉剂(WP),河南锦绣之星作物保护有限公司;5%唑啉草酯乳油(EC),瑞士先正达作物保护有限公司;330 g/L二甲戊灵乳油(EC),沧州润德农药有限公司;300 g/L丙草胺乳油(EC),瑞士先正达作物保护有限公司;40%砜吡草唑悬浮剂(SC),上海群力化工有限公司;41%氟噻草胺悬浮剂(SC),泸州东方农化有限公司。

1.2 供试材料

多花黑麦草种子于2019年5月20日采自河南省驻马店市驿城区胡庙乡的冬小麦田。供试小麦品种为‘郑麦9023’。

1.3 试验设计

1.3.1不同茎叶处理除草剂对多花黑麦草的防除效果

将过筛细土装入直径10 cm的塑料盆至4/5处,采用盆底渗灌方式使土壤完全湿润,将多花黑麦草种子均匀撒播于土壤表面,每盆20粒,播种后覆盖约1 cm的细土,置于人工气候箱中培养(日温28℃,夜温22℃,L∥D=16 h∥8 h,光照强度30 000 lx,相对湿度65%～75%)。待多花黑麦草出苗整齐后,每盆定苗至16株。定苗后继续培养至杂草2～3叶期进行喷雾处理。试验共设7个处理,分别为70%氟唑磺隆WG 42 g/hm2(有效成分用量,下同)、30 g/L甲基二磺隆OD 15.75 g/hm2、7.5%啶磺草胺WG 14 g/hm2、69 g/L精噁唑禾草灵EW 62 g/hm2、15%炔草酯WP 67.5 g/hm2、5%唑啉草酯EC 60 g/hm2(设计剂量均为各茎叶处理除草剂的田间推荐剂量),喷施清水为空白对照(CK),每个处理4次重复。喷雾器械采用行走式生测喷雾塔(农业农村部南京农业机械化工研究所生产的3W-2000型行走式生测喷雾塔,喷雾压力2 kg/m2,锥形喷头，流量100 mL/min,下同),药后21 d,测量每盆多花黑麦草株高及鲜重,计算株高、鲜重抑制率。

1.3.2不同土壤处理除草剂对多花黑麦草的防除效果

多花黑麦草播种20粒/盆,人工气候箱中培养,培养方法同1.3.1,选用4种土壤处理除草剂喷施,剂量设置分别为40%砜吡草唑SC 11.25、22.5、45、90、180、360 g/hm2,41%氟噻草胺SC 45、90、180、360、720 g/hm2,330 g/L二甲戊灵EC 247.5、495、990、1 980、3 960 g/hm2,300 g/L丙草胺EC 150、300、600、1200、2 400 g/hm2,喷施清水为空白对照(CK),每个处理4次重复,于播后2 d进行土壤喷施。药后14 d,调查出苗情况,计算出苗抑制率。药后28 d,测定每盆多花黑麦草鲜重,计算鲜重抑制率。

1.3.3砜吡草唑和氟噻草胺混配防除多花黑麦草室内配方配比筛选

多花黑麦草培养及处理方法同1.3.2。砜吡草唑和氟噻草胺的剂量设置分别为40%砜吡草唑SC 3、6、12、24、48 g/hm2,41%氟噻草胺SC 3.75、7.5、15、30、60g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶1.2)分别为0.75+0.9、1.5+1.8、3+3.6、6+7.2、12+14.4 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶1.8)分别为1.5+2.7、3+5.4、6+10.8、12+21.6、24+43.2 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶2.4)分别为1.5+3.6、3+7.2、6+14.4、12+28.8、24+57.6 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶3)分别为1.5+4.5、3+9、6+18、12+36、24+72 g/hm2,喷施清水为空白对照(CK)。药后28 d,测定每盆多花黑麦草鲜重,计算鲜重抑制率。根据活性方程得到生长抑制中剂量(ED50),以共毒系数法(CTC)[16]评价除草剂混用联合效应。

1.3.4砜吡草唑和氟噻草胺混配对小麦的安全性测定

小麦播种9粒/盆,培养2 d后于土壤表面喷药。40%砜吡草唑SC和41%氟噻草胺SC 的剂量设置分别为砜吡草唑+氟噻草胺(1∶1.2)=22.5+27、45+54、90+216、180+216、360+432 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶1.8)=22.5+40.5、45+81、90+162、180+324、360+648 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶2.4)=22.5+54、45+108、90+216、180+432、360+864 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶3)=22.5+67.5、45+135、90+270、180+540、360+1 080 g/hm2,喷施清水为空白对照(CK)。施药后28 d,测定每盆小麦鲜重,计算鲜重抑制率和选择性指数。

1.4 计算公式及数据处理

使用Excel 2010及DPS 18.10,IBM SPSS Statistics 19数据处理软件对试验的相关数据进行统计、差异显著性分析(邓肯氏新复极差法)及卡方检验。

株高抑制率=(对照株高平均值-处理株高平均值)/对照株高平均值×100%;

鲜重抑制率=(对照鲜重平均值-处理鲜重平均值)/对照鲜重平均值×100%;

出苗抑制率=(对照出苗数-处理出苗数)/对照出苗数×100%;

理论毒力指数=[A的毒力指数×A在混剂中的含量%+B的毒力指数×B在混剂中的含量%]×100%;

(当CTC≥120,表示增效作用;CTC≤80时,表示拮抗作用;80

选择性指数=抑制10%小麦生长的剂量(ED10)/抑制90%多花黑麦草生长的剂量(ED90)×100%;

选择性指数越高,表明该药剂越安全,当除草剂在作物和杂草之间的选择性指数大于2时,该除草剂在该作物田可安全使用[17]。

2 结果与分析

2.1 不同茎叶处理除草剂对多花黑麦草的防除效果

由表1可知,在70%氟唑磺隆WG 42 g/hm2、69 g/L精噁唑禾草灵EW 62 g/hm2、15%炔草酯WP 67.5 g/hm2处理下多花黑麦草株高、鲜重与空白对照相比无显著性差异;69 g/L精噁唑禾草灵EW 62 g/hm2对多花黑麦草株高无抑制作用。30 g/L甲基二磺隆OD 15.75 g/hm2、7.5%啶磺草胺WG 14 g/hm2处理下的多花黑麦草株高显著低于空白对照,株高抑制率分别为33.28%、32.30%,均低于50%。5%唑啉草酯EC 60 g/hm2处理对多花黑麦草的鲜重抑制率达到86.60%,鲜重显著低于空白对照。总体来说,只有唑啉草酯对多花黑麦草具有一定的防效,其他5种药剂尤其是精噁唑禾草灵对多花黑麦草株高抑制率及鲜重抑制率均较低,表明该多花黑麦草种群对麦田常用茎叶处理剂精噁唑禾草灵等药剂产生了不同程度的抗药性。

表1 不同茎叶处理除草剂对多花黑麦草株高、鲜重的抑制作用1)Table 1 The inhibitory effect of different post-emergence herbicides on plant height and fresh weight of Lolium multiflorum

2.2 不同土壤处理除草剂对多花黑麦草的防除效果

由2.1可知,多花黑麦草对茎叶处理除草剂已经产生抗药性,因此采用4种土壤封闭除草剂处理,调查其对多花黑麦草出苗及鲜重的影响。由表2得出,40%砜吡草唑SC 11.25、22.5 g/hm2剂量处理下对多花黑麦草鲜重抑制率分别为91.91%、95.59%, 而45～360 g/hm2剂量处理下对多花黑麦草的出苗抑制率和鲜重抑制率均达到100.00%;表明该药剂对多花黑麦草的防除效果优异。41%氟噻草胺SC 180～720 g/hm2处理下对多花黑麦草鲜重抑制率分别为97.06%、97.79%和100.00%,防除效果较好。330 g/L二甲戊灵EC两个较高剂量1 980、3 960 g/hm2处理下的鲜重抑制率也可以达到90%以上,但其他剂量防除效果并不理想。300 g/L丙草胺EC和其他3种除草剂相比防除效果较差,最高剂量2 400 g/hm2处理下的出苗抑制率仅为24.32%。

表2 不同土壤处理除草剂对多花黑麦草出苗及鲜重的抑制作用Table 2 The inhibitory effects of soil treatment with different herbicides on emergence and fresh weight of Lolium multiflorum

综合比较4种土壤封闭除草剂的防除效果,筛选出砜吡草唑和氟噻草胺进行进一步的配方配比筛选研究。

2.3 砜吡草唑和氟噻草胺混配室内配方配比筛选

砜吡草唑与氟噻草胺不同配比防除多花黑麦草的毒力测定结果见表3。砜吡草唑、氟噻草胺对多花黑麦草均有较好的抑制效果,ED50分别为3.04、9.02 g/hm2,ED90分别为5.87、42.00 g/hm2。砜吡草唑与氟噻草胺1∶1.2～1∶3混合使用,ED50分别为3.46、6.59、4.81、6.61 g/hm2,ED90分别为6.71、13.63、9.52、12.61 g/hm2,CTC分别为137.40、80.36、118.77、91.37,表明砜吡草唑与氟噻草胺1∶1.2混合时具有增效作用,而1∶1.8～1∶3混合使用均具有相加作用。

表3 砜吡草唑与氟噻草胺不同配比防除多花黑麦草的毒力测定结果Table 3 Toxicity test results of pyroxasulfone and flufenacet at different ratios to Lolium multiflorum

2.4 小麦安全性测定结果

砜吡草唑与氟噻草胺不同配比对小麦的安全性测定结果见表4。砜吡草唑和氟噻草胺分别以1∶1.2、1∶1.8、1∶2.4、1∶3混配下小麦的ED10分别为381.98、180.09、405.95 g/hm2和170.53 g/hm2。由表5可以得出砜吡草唑与氟噻草胺1∶1.2、1∶1.8、1∶2.4、1∶3不同配比对多花黑麦草和小麦的选择性指数分别为56.93、13.22、42.64和13.52,砜吡草唑与氟噻草胺不同配比均对小麦较为安全。结合表4、表5可以得出砜吡草唑和氟噻草胺1∶1.2混配对多花黑麦草和小麦的选择性指数最高,对小麦最安全。

表4 砜吡草唑与氟噻草胺不同配比对小麦的安全性测定结果Table 4 Safety test results of pyroxasulfone and flufenacet at different ratios on wheat

表5 砜吡草唑与氟噻草胺不同配比对多花黑麦草和小麦的选择性指数Table 5 Selectivity indices of pyroxasulfone and flufenacet at different ratios for Lolium multiflorum and wheat

3 结论与讨论

小麦是全世界种植面积最大、分布范围最广、总产量最高的粮食作物,也是我国种植面积仅次于水稻的第二大粮食作物,在解决国民温饱问题中起着举足轻重的作用。因此,保障小麦产量直接关乎着我国的粮食安全。杂草危害是小麦减产的主要因素之一,我国麦田杂草导致的损失约占小麦总产量的15%[18]。随着化学除草剂在小麦田长期大量的使用,已经极大加速了杂草抗药性演化[19]。多花黑麦草作为一种国外草坪草引入我国,近年来在我国多地逐渐蔓延到小麦田,已经发展成为一种难防除的麦田恶性杂草,且对多种常用药剂已产生抗药性;其发生面积逐年扩大,严重制约了我国的粮食生产,迫切需要能够有效防治多花黑麦草的除草剂。本文通过盆栽法研究了麦田常用6种茎叶处理除草剂对河南驻马店地区多花黑麦草的防除效果,发现多花黑麦草对这些药剂产生了不同程度的抗药性,且抗性水平较高,这与张佩[8]的结果一致。随着多花黑麦草对麦田常用茎叶处理除草剂抗性的产生,通过土壤封闭处理除草剂进行抗性杂草的防除成为杂草防除的新方向[15]。

砜吡草唑属新型吡唑类选择性除草剂,在苗前施药用于控制旱地作物田主要禾本科杂草和阔叶杂草。施用时间范围广,从种植前到出苗后均可施用,并且与大多数常用除草剂兼容[20]。对于已经对常用药剂产生抗药性的杂草来说,防效较理想。它可以安全地用于玉米、棉花、花生、小麦、向日葵等作物田有效防除狗尾草属Setaria、马唐属Digitaria、稗属Echinochloa等禾本科杂草以及苋属Amaranthus、曼陀罗属Datura、茄属Solanum、苘麻属Abutilon等阔叶杂草[21-22]。李琦等[23]试验得出40%砜吡草唑悬浮剂于小麦3～4叶期进行茎叶喷雾处理,有效成分用量为150～210 g/hm2时,对小麦田一年生杂草雀麦Bromusjaponicus、播娘蒿Descurainiasophia的防效较好,中高剂量防效优于异丙隆和甲基二磺隆,对小麦安全,无药害发生,与空白对照相比增产7.60%～11.34%。但砜吡草唑连续对黑麦草属杂草施用可导致其产生抗性,同时对其他药剂产生交互抗性[24-26]。与其他作用机制的除草剂混用,可延缓杂草抗药性的产生。氟噻草胺为细胞分裂和生长抑制剂,通过抑制蛋白质合成干扰杂草种子发芽及生长[27]。具有除草活性高、杀草谱广、适用作物宽、高度安全等优点。目前主要用于玉米、大豆、小麦、大麦等作物田防除一年生禾本科杂草、莎草和某些阔叶杂草[28]。一般在作物种植前或播后苗前施用,且通常与其他除草剂混用[29]。高兴祥等[11]室内测定得出氟噻草胺作为一种新的小麦田土壤除草剂,对小麦安全性高,对小麦田杂草的防除谱也广,可有效防除多花黑麦草。白霜[30]试验得出在室内条件下氟噻草胺于小麦播后苗前对多种杂草均具有较高的生物活性;在田间条件下,氟噻草胺单剂初期对小麦出苗有影响,后期恢复正常;氟噻草胺混剂对小麦无任何程度药害,且对杂草防效好。

本文筛选出砜吡草唑及氟噻草胺对抗性多花黑麦草的防除效果较好,为进一步延缓杂草抗药性,建立抗性多花黑麦草的化学防除技术,本文对砜吡草唑及氟噻草胺的最优配比进行了筛选研究,得出砜吡草唑和氟噻草胺以1∶1.2混配具有增效作用,对多花黑麦草防除效果较好,并且对小麦安全。砜吡草唑和氟噻草胺具有协同作用,经过进一步田间验证,可作用麦田防除抗性多花黑麦草的理想药剂。